【摘要】肠道机械屏障是维护机体健康的第一道防线，其完整性依赖于肠上皮细胞及紧密连接蛋白的正常结构与功能。肠道健康基石菌酪酸梭菌能够高效产丁酸，在加固肠道机械屏障中发挥核心作用。本文系统阐述了酪酸梭菌通过产生丁酸滋养肠上皮细胞、上调紧密连接蛋白表达、抑制炎症反应及改善肠道微生态环境等多重机制，增强肠道屏障功能。

【关键词】酪酸梭菌；基石菌；肠道机械屏障；紧密连接；丁酸

引言

肠道机械屏障是维护宿主健康的关键结构，其完整性对于抵御有害物质入侵和维持体内稳态至关重要。近年来，肠道菌群在此屏障的构建、维护与功能调节中的作用日益受到关注，其中酪酸梭菌（Clostridium butyricum）在加固肠道机械屏障方面展现出独特的潜力[1][2]。

一、肠道机械屏障：人体的内在长城

肠道机械屏障并非一道简单的物理阻隔，而是一个由单层肠上皮细胞构成的精密、动态的防御系统[3][4]。这个屏障的主要构成包括紧密连接（Tight Junctions, TJs）、粘附连接以及细胞本身[5][6]。紧密连接是肠上皮细胞之间形成的蛋白质复合物，由多种蛋白质组成，如紧密连接蛋白（claudins）、闭合蛋白（occludin）和区域闭合蛋白-1（zonula occludens-1, ZO-1）等，它们像“拉链”一样将细胞紧密连接起来，严格调控着细胞旁通透性，防止有害物质如细菌、毒素和未消化食物颗粒进入血液循环[7][8]。当这道屏障功能受损时，即发生所谓的“肠漏”，会导致炎症性分子（如脂多糖,LPS）渗透到血液中，引发全身性炎症，这与多种疾病的发生发展密切相关，如炎症性肠病（IBD）、肥胖症、自身免疫性疾病、甚至神经退行性疾病等[9][10]。

二、酪酸梭菌：加固肠道机械屏障的核心主力

肠道菌群的构成并非随机，而是存在一个稳定的核心微生物组，其组成与宿主健康状态密切相关。美国微生物科学院院士赵立平教授团队通过分析多种疾病数据，鉴定出了一组维持机体健康的核心菌群“基石功能群”[11]。所谓“基石功能群”，指的是那些产生丁酸等短链脂肪酸的关键菌群。而在这一功能群中，酪酸梭菌扮演着关键角色：它能大量产生丁酸[12]，保护肠黏膜屏障，是名副其实的“基石菌”。

多项研究进一步证实，酪酸梭菌在维护和加固肠道机械屏障方面发挥着核心作用，主要通过以下几个方面：

1. 直接产生丁酸，滋养肠上皮细胞：丁酸是肠上皮细胞的主要能量来源，充足的丁酸供应能够保证肠上皮细胞的正常代谢活动，促进细胞生长和修复，从而维持肠道屏障的完整性[2]。有研究表明，酪酸梭菌可显著增加肠道内丁酸的水平[2]。

2. 调节紧密连接蛋白的表达与分布：酪酸梭菌及其产生的丁酸能够调节肠上皮细胞紧密连接蛋白的表达和重新分布。例如，研究发现酪酸梭菌能够上调ZO-1、occludin和claudin等紧密连接蛋白的表达，并通过改善它们的定位，增强细胞间的连接，从而降低肠道通透性[1][2][13]。Li等[13]在DSS结肠炎小鼠模型中也证实，酪酸梭菌处理可显著恢复claudin-1、occludin和ZO-1的表达，修复受损的紧密连接超微结构。这对于维持肠道屏障的选择性通透功能至关重要，能够有效阻止有害物质的跨细胞旁途径渗透[1][3]。

3. 抗炎作用，减少屏障损伤：肠道炎症是导致肠道机械屏障受损的重要因素[5]。酪酸梭菌具有显著的抗炎特性，能够抑制促炎细胞因子的产生，如肿瘤坏死因子-α()和白细胞介素-6 (IL-6)，并促进抗炎细胞因子 (如IL-10)的释放[2][13]。Li等[13]进一步揭示，酪酸梭菌通过抑制NF-κB通路，下调IL-1β、TNF-α、IL-13等促炎因子，同时上调IL-10的表达，从而减轻肠道炎症反应。通过减轻肠道炎症反应，酪酸梭菌间接保护了肠上皮细胞及其紧密连接的完整性，从而维护了机械屏障功能[2]。

4. 改善肠道微生态环境：酪酸梭菌的定植和增殖有助于调节肠道菌群结构，抑制潜在病原菌的生长，促进其他有益菌的生长繁殖[13][14][15]。Li等[29]的研究显示，酪酸梭菌可显著增加有益菌的数量，同时抑制肠球菌的过度生长。一个健康的、平衡的肠道菌群生态系统本身就是肠道屏障功能的重要保障[9][16]。例如，在结肠镜检查后，补充酪酸梭菌可以加速肠道微生物组的平衡，有助于稳定肠道微生态[14]。

三、酪酸梭菌守护机械屏障的动物实验与临床研究

在动物模型中，补充酪酸梭菌显示出显著的保护作用[1][13]。Li等[13]在DSS诱导的结肠炎小鼠模型中发现，酪酸梭菌处理显著降低了疾病活动指数和结肠组织学损伤评分，透射电镜观察证实其能够修复受损的紧密连接超微结构。机制研究表明，酪酸梭菌通过调节肠道菌群、维持紧密连接蛋白（claudin-1、occludin、ZO-1）表达，以及抑制NF-κB通路介导的炎症反应（降低IL-1β、TNF-α、IL-13，增加IL-10），从多途径保护了肠道上皮屏障。此外，在对仔猪的研究中发现，酪酸梭菌能有效改善肠道屏障功能，表现为紧密连接蛋白表达的增加，降低肠道通透性，从而减轻肠道损伤[1]。在严重急性胰腺炎（SAP）模型中，酪酸梭菌被证明可以通过下调基质金属蛋白酶-9（MMP9）来保护胰腺和肠道损伤[17]。MMP9是一种与肠道损伤相关的酶，其下调有助于维护肠道机械屏障的完整性[17]。

临床研究显示，酪酸梭菌可显著降低多种疾病状态下患者血清D-乳酸、二胺氧化酶（DAO）、内毒素水平及尿乳果糖/甘露醇（L/M）比值等反映肠道通透性的指标[18][19][20]。这些指标是评估肠道机械屏障功能的公认间接标志物，其改善提示酪酸梭菌具有保护肠道机械屏障、降低肠道通透性的作用。

四、肠道健康的基石：酪酸梭菌的守护作用

肠道健康基石菌酪酸梭菌在加固肠道机械屏障方面扮演着“核心主力”的角色[1][2][13]。通过直接产生丁酸为肠上皮细胞提供能量，促进紧密连接蛋白的表达和正确组装，以及通过抗炎作用和改善肠道微生态环境，多维度地增强了肠道机械屏障的完整性和功能[1][2]。临床研究也证实，补充酪酸梭菌CGMCC0313-1可有效调节肠道菌群、减轻炎症反应，从而提升溃疡性结肠炎等疾病的治疗效果[21]。如今，酪酸梭菌在IBS-D、炎症性肠病、结直肠癌、肿瘤等的治疗或辅助治疗作用已被纳入李兰娟院士牵头撰写的《中国微生态调节剂临床应用专家共识（2025版）》[22]。

值得关注的是，目前医用微生态制品开发国家地方联合工程研究中心崔云龙教授团队在国家863计划的支持下，成功攻克了菌株选育、高密度发酵、三层微囊化制剂工艺技术难关，自主创研了酪酸梭菌（CGMCC0313-1）活菌制剂，领先欧美20余年。成功实现基石菌酪酸梭菌的产业化，并获得中美双专利授权（ZL 200610086642.3、 US 7785581）。酪酸梭菌活菌制剂已被国家药品监督管理局批准为乙类非处方药（绿色OTC）[23][24]，是成熟、安全、有效的药准字药品，为后续临床研究的开展及应用提供了坚实支撑。

参考文献

[1] Tang, X. (2024). Probiotic Roles of Clostridium butyricum in Piglets: Considering Aspects of Intestinal Barrier Function. Animals, 14(7), 1069. https://doi.org/10.3390/ani14071069

[2] Wu, J., Zhou, B., Pang, X., Song, X., Gu, Y., Xie, R., Liu, T., Xu, X., Wang, B., & Cao, H. (2022). Clostridium butyricum, a butyrate-producing potential probiotic, alleviates experimental colitis through epidermal growth factor receptor activation. Food & Function, 13(13), 7046–7061. https://doi.org/10.1039/d2fo00478j

[3] Horowitz, A., Chanez-Paredes, S. D., Haest, X., & Turner, J. R. (2023). Paracellular permeability and tight junction regulation in gut health and disease. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology, 20(7), 417–432. https://doi.org/10.1038/s41575-023-00766-3

[4] Kocot, A. M., Jarocka-Cyrta, E., & Drabińska, N. (2022). Overview of the Importance of Biotics in Gut Barrier Integrity. International Journal of Molecular Sciences, 23(5), 2896. https://doi.org/10.3390/ijms23052896

[5] Liu, Y., Liu, G., & Fang, J. (2024). Progress on the mechanisms of Lactobacillus plantarum to improve intestinal barrier function in ulcerative colitis. The Journal of Nutritional Biochemistry, 124, 109505. https://doi.org/10.1016/j.jnutbio.2023.109505

[6] Gou, H.-Z., Zhang, Y.-L., Ren, L.-F., Li, Z.-J., & Zhang, L. (2022). How do intestinal probiotics restore the intestinal barrier? Frontiers in Microbiology, 13. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.929346

[7] Wang, M., Cha, R., Hao, W., & Jiang, X. (2023). Nanocrystalline Cellulose Modulates Dysregulated Intestinal Barriers in Ulcerative Colitis. ACS Nano, 17(19), 18965–18978. https://doi.org/10.1021/acsnano.3c04569

[8] Chen, S., Huang, J., Liu, T., Zhang, F., Zhao, C., Jin, E., & Li, S. (2024). PI3K/Akt signaling pathway mediates the effect of low-dose boron on barrier function, proliferation and apoptosis in rat intestinal epithelial cells. Scientific Reports, 14(1). https://doi.org/10.1038/s41598-023-50800-2

[9] Caruso, R., Lo, B. C., Chen, G. Y., & Núñez, G. (2024). Host–pathobiont interactions in Crohn’s disease. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology, 22(6), 395–414. https://doi.org/10.1038/s41575-024-00997-y

[10] Bernardi, F., D’Amico, F., Bencardino, S., Faggiani, I., Fanizza, J., Zilli, A., Parigi, T. L., Allocca, M., Danese, S., & Furfaro, F. (2024). Gut Microbiota Metabolites: Unveiling Their Role in Inflammatory Bowel Diseases and Fibrosis. Pharmaceuticals, 17(3), 347. https://doi.org/10.3390/ph17030347

[11] Wu G, Xu T, Zhao N, Lam YY, Ding X, Wei D, Fan J, Shi Y, Li X, Li M, Ji S, Wang X, Fu H, Zhang F, Shi Y, Zhang C, Peng Y, Zhao L. A core microbiome signature as an indicator of health. Cell. 2024 Nov 14;187(23):6550-6565.e11. doi: 10.1016/j.cell.2024.09.019.

[12] Stoeva MK,Garcia-So J,Justice N, et al. Butyrate-producing human gut symbiont, Clostridium butyricum , and its role in health and disease. Gut Microbes. 2021;13 (1):1-28. doi:10.1080/19490976.2021.1907272.

[13] Li H, Gong Y, Xie Y, Sun Q, Li Y. Clostridium butyricum protects the epithelial barrier by maintaining tight junction protein expression and regulating microflora in a murine model of dextran sodium sulfate-induced colitis. Scand J Gastroenterol. 2018;53(9):1031-1042. doi:10.1080/00365521.2016.1192678

[14] Chen, Z., Yu, L., & Fan, H. (2024). IDDF2024-ABS-0019 Dynamic changes in gut microbiota and fecal short-chain fatty acids following colonoscopy: enhancing microbiome stabilization through clostridium butyricum intervention. Clinical Gastroenterology, A279.2-A280. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2024-iddf.226

[15] Du, Y., Cheng, L., Zhao, J., de Cruz, C. R., Xu, H., Wang, L., & Xu, Q. (2023). Effects of Clostridium butyricum and sodium butyrate on growth performance, immunity, and gut microbiota of mirror carp Cyprinus carpio fed with soybean meal based diet. Aquaculture Reports, 29, 101501. https://doi.org/10.1016/j.aqrep.2023.101501

[16] Ciernikova, S., Sevcikova, A., Drgona, L., & Mego, M. (2023). Modulating the gut microbiota by probiotics, prebiotics, postbiotics, and fecal microbiota transplantation: An emerging trend in cancer patient care. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Reviews on Cancer, 1878(6), 188990. https://doi.org/10.1016/j.bbcan.2023.188990

[17] Yan, Q., Jia, L., Wen, B., Wu, Y., Zeng, Y., & Wang, Q. (2022). Clostridium butyricum Protects Against Pancreatic and Intestinal Injury After Severe Acute Pancreatitis via Downregulation of MMP9. Frontiers in Pharmacology, 13. https://doi.org/10.3389/fphar.2022.919010

[18] 王凌,林霞,戚国勇.酪酸梭菌活菌片对胆囊结石腹腔镜术后腹泻患者营养状况,Th1/Th2细胞及预后的影响[J].世界华人消化杂志, 2022(015):030.

[19] 施嫣红,黄林生,沈通一,等.英夫利昔单抗联合酪酸梭菌对克罗恩病炎症及肠屏障的影响[J].中国微生态学杂志, 2021(033-012).

[20] 杜开先,王军芳,罗予,et al.癫痫患儿肠道黏膜通透性变化及益生菌的干预作用[J].中国全科医学, 2014(12).DOI:10.3969/j.issn.1007-9572.2014.12.022.

[21] 林金祥. (2022). 酪酸梭菌活菌胶囊联合英夫利西单抗治疗溃疡性结肠炎的效果及对肠道菌群,血清il-17,sicam-1,tnf-α水平的影响. 中国医药科学.

[22] 中国微生态调节剂临床应用专家共识（2025版）[J].中国微生态学杂志,2025,37(08):869-887.DOI:10.13381/j.cnki.cjm.202508001.

[23] https://www.nmpa.gov.cn/datasearch/search-info.html?nmpa=aWQ9MjJmNGYzNWJmMGVmYzBjMTIzMmIxNjU0MmQwOGU0ZmYmaXRlbUlkPWZmODA4MDgxODNjYWQ3NTAwMTg0MDg4MWY4NDgxNzlm.

[24] https://www.nmpa.gov.cn/datasearch/search-info.html?nmpa=aWQ9ZTMyNzRjNWZiYTliMzQ5OWFjNDZmMTUzYTBmMThhNTcmaXRlbUlkPWZmODA4MDgxODNjYWQ3NTAwMTg0MDg4MWY4NDgxNzlm